JP2005153206A

JP2005153206A - 樹脂層積層材用金属板、それを用いた積層材、およびその積層材を用いた樹脂層積層材

Info

Publication number: JP2005153206A
Application number: JP2003392106A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Tomomori; 龍夫友森; Yoshitaka Honda; 義孝本田; Eiji Yamane; 栄治山根; Eiji Okamatsu; 栄次岡松
Original assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Current assignee: Toyo Kohan Co Ltd
Priority date: 2003-11-21
Filing date: 2003-11-21
Publication date: 2005-06-16

Abstract

【課題】加工時あるいは加工後に加わる各種の応力に対して、樹脂層の剥離を起こさないような樹脂層積層材用金属板、その表面に接合強化層を形成した積層材、およびその積層材に樹脂層を形成した樹脂層積層材を提供することを目的とする。
【解決手段】ステンレス鋼板などからなる基材２０上にニッケルなどを含む表面処理層３０を形成し、さらにこの表面処理層３０上に樹脂層５０との接触面積を増大させるような接合強化層４０を形成することにより積層材６０を製造する。次に、この積層材６０の接合強化層４０部分に樹脂層５０を含浸および／または被覆することにより樹脂層積層材１０を製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、表面処理層を有する基材上に接合強化層を形成した積層材に、樹脂層を被覆および／または含浸した樹脂層積層材に関する。さらに、樹脂層積層材に用いられる積層材、および積層材に用いられる樹脂層積層材用金属板に関する。

従来より、樹脂層と基材層との積層材が各種提案されてきており、ラミネート鋼板などの種々の樹脂被覆鋼板が実現されてきている。このような樹脂被覆鋼板においては、厳しい加工条件であったり、加工後に樹脂層に各種の応力が加えられる場合などには、樹脂層の剥離が懸念される場合がある。例えば、特許文献１には、フィルム上に金属薄膜を形成した後、金属箔と積層する方法が開示されている。

特開２００２−１１３８１１号公報

本発明においては、加工時あるいは加工後に加わる各種の応力に対して、樹脂層の剥離を起こさないような接合強化層を有する樹脂層積層材およびこれに用いる積層材ならびにこれらに用いる表面処理層を有する樹脂層積層材用金属板を提供することを目的としている。

本発明の樹脂層積層材用金属板（請求項１）は、基材上に表面処理層を被覆したことを特徴とする。この場合、基材がステンレス鋼板からなることが望ましい。また、前記表面処理層がニッケルを含む層からなることが望ましい。

本発明の積層材（請求項４）は、上記樹脂層積層材用金属板（請求項１〜３）いずれかの樹脂層積層材用金属板の表面に、接合強化層を形成したことを特徴とする。この場合、前記接合強化層が焼結多孔体であることが望ましい。

本発明の樹脂層積層材（請求項６）は、上記積層材（請求項４〜５）いずれかの積層材の表面に、樹脂層を形成したことを特徴とする。この場合、前記樹脂層がＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を含むことを特徴とする。

本発明においては、接合強化層を設けることにより、オイルを用いないで行った加工時あるいはオイルを用いないで行った加工後に加わる各種の応力に対して、樹脂層の剥離を起こさないようにすることが可能である。

本発明においては、表面処理層を有する樹脂層積層材用金属板に接合強化層を形成した積層材に、樹脂層を被覆した積層体である樹脂層積層材を提供することで、加工時あるいは加工後に加わる各種の応力に対して、樹脂層の剥離を起こさないようにすることが可能となった。以下、図１に基づいて本発明について説明する。

樹脂層積層材１０を示す図１において、樹脂層積層材用金属板の基材２０としては、加工性や強度、耐熱性など種々の機械的特性などから適宜選択して用いればよく、冷延鋼板やステンレス鋼板などの金属板や合金板や加工性のよい焼結板などを利用することができる。ステンレス鋼板としては、ＳＵＳ３０４やＳＵＳ４３０などを用いることができる。基材２０の厚みとしては、例えばステンレス鋼板などでは、０．１〜１．０ｍｍなどが好ましい。０．１未満では、機械的強度が低くなりすぎ、１．０ｍｍを越えると加工性が悪くなり重くなりすぎる。より好ましくは、０．１５〜０．７ｍｍなどである。

表面処理層３０としては、基材２０と接合強化層４０との間に介在しうるもので、互いの影響を抑える役目を担える目的や、基材２０と接合強化層４０との密着性能を向上させる目的や、基材２０の耐環境性能を向上させる目的のものを利用することができる。例えば、耐食性向上などの目的であれば表面処理層３０としてニッケルめっき層などを用いることができる。ニッケルめっき層は、ストライクめっきを行った後、通常のめっきを行うことで実現することができ、同種または異種の２層またはそれ以上のめっき層を設けることも可能である。めっき層としては、ニッケルめっきの他に、Ｎｉ−Ｍｎ、Ｎｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｓｎ、Ｎｉ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｆｅおよび、Ｎｉ−ＢからなるＮｉを主成分としたＮｉ合金めっきを用いることができる。また、めっき層を設けた後に熱処理を行い、表面処理層３０の全部もしくは一部に拡散層を設けることもでき、拡散層を設けた後に、あらためて同種または異種のめっき層を形成してもよい。拡散層はめっき層処理後に形成してもよいし、接合強化層４０を焼結処理などで加熱する場合には、接合強化層４０の加熱処理工程で形成してもよい。表面処理層３０の厚みとしては、例えばニッケルめっき層などでは、０．２〜１０μｍなどが好ましい。０．２μｍ未満では表面処理層３０としての機能を十分に果たすことが難しくなり、１０μｍを越えると処理時間がかかりすぎる。より好ましくは、０．５〜３μｍなどである。なお、表面処理層３０は基材２０の一方の面のみならず両面に施してもよく、表裏面の厚みは同じでも異なっていてもよい。

接合強化層４０は、樹脂層５０との接合力を強化する目的で介在するものであり、表面粗度を増すなどして表面積を増大させて接着面積を増やすことにより接合力を増すこともできれば、多孔質のようなものを形成してアンカー効果を積極的に持たせることによって接合力を増大させることなども可能であり、また物理的密着性の向上のみならず化学的密着性の向上により達成することも可能であり、それらのものを併せた効果であってもよい。また、表面処理層３０と接合強化層４０とは、同種の材質であってもよいし、異質のものであってもよく、表面処理層３０が接合強化層を兼ねていてもかまわないし、一体を成すものでもかまわない。表面粗度は、バフ研磨などによる物理的処理でもよいし、酸やアルカリによる化学的処理などでもよく、多孔質体は、以下に述べるように金属や合金の粉末を焼結することによって形成することが可能である。この場合、青銅粉末あるいは、カルボニルニッケルの熱分解によって製造されたニッケル粉末を用いることができる。接合強化層４０の厚みとしては、０．０５〜０．５ｍｍなどが好ましい。０．０５ｍｍ未満では十分な接合力を確保することが難しく、０．５ｍｍを越えると加工性が悪くなりすぎる。より好ましくは、０．１〜０．４ｍｍなどである。接合強化層４０に多孔体などを用いた場合の空間率（多孔体断面に占める空間面積の割合）は２０〜８０％程度が好ましい。２０％未満では十分な加工性を得ることは難しく、８０％を越えるとアンカー効果を得ることが難しくなる。より好ましくは、３０〜７０％である。

樹脂層５０は、接合強化層４０との接合力を増大することができる樹脂であればよく、目的・用途に応じて適宜選択することができる。樹脂層５０に用いられる樹脂は単一の種類でもよいし、複数の種類の樹脂をブレンドしたものでもよく、またこれらの樹脂に必要とする機能を付加するために一種もしくは数種の物質を添加してもよい。例えば、摩擦係数を抑える目的で滑り性が求められる用途であれば、樹脂層５０にＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）樹脂などを用いることができる。さらに、これらの樹脂に各種の粉末や繊維などを混合してもよい。例えば、導電性を必要とする用途では、樹脂層５０に無定形炭素粉末や炭素繊維、黒鉛粉末、ニッケル粉末などの導電性物質からなる粉末や繊維を混ぜることもできる。樹脂層５０の厚みとしては、例えばＰＴＦＥを利用する場合などでは、０．１〜０．５ｍｍなどが好ましい。０．１ｍｍ未満では加工時に樹脂被覆が破壊されることが懸念され、０．５ｍｍを越えると加工性が悪くなる。より好ましくは、０．２〜０．４ｍｍなどである。

実施形態の一例として、ステンレス鋼板２０にニッケルめっきを施し、ニッケルめっき層３０上に青銅粉を焼結して多孔体としての接合強化層４０を形成して積層材６０を形成し、ＰＴＦＥ樹脂５０を接合強化層４０中および接合強化層４０上に含浸および被覆して樹脂層積層材１０を製造する場合について説明する。

まず、基材２０であるステンレス鋼板にニッケルめっきを施す場合は、母材としてステンレス鋼板を使用してニッケルめっきを行う場合、定法としてまず１μｍ程度以下のニッケルストライクめっきを行い、その後必要な厚みまでワット浴などでのニッケルめっき行うことで、目的とする表面処理層３０を基材２０上に形成することができる。ニッケルストライクめっきとしては、例えば、塩化ニッケル（ＮｉＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ）：１５０ｇ／Ｌ、塩酸（ＨＣｌ）：３０ｇ／Ｌからなる全塩化物ニッケルストライクめっき浴などを使用することができる。また、ワット浴としては、例えば、硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ_４・６Ｈ_２Ｏ）：１５０ｇ／Ｌ、塩化ニッケル（ＮｉＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ）：４５ｇ／Ｌ、ホウ酸（Ｈ_３ＢＯ_４）：３０ｇ／Ｌなどを使用することができる。ニッケルストライクめっきとして０．１μｍ程度、ニッケルめっきとして３μｍ程度施した。

次に、表面処理層３０上に接合強化層４０を形成する場合は、例えば、多数の球状もしくは不規則形状の同径または異径の金属あるいは合金の粉末など、例えば、青銅粉末などを、ニッケルめっきが施されたステンレス鋼板２０のニッケルめっき層３０上に一様な厚みに散布し、焼結工程において焼結を行うことにより、接合強化層４０の一種となる焼結多孔体を表面処理層３０上に形成することができる。接合強化層４０となる粉末を一様散布した後、必要により、基材２０に振動を加えて異径粒子が互いに混じり込むようにしてもよいし、散布された粉末に圧力を加えて押し固めるようにしてもよい。この際に焼結後に空隙を確保しうる程度の圧力とすることが必要である。

焼結工程は、例えば、焼結用の微粉末が一様の厚みで散布されたニッケルめっき被覆ステンレス鋼板を、焼結炉などに搬入して、例えば、８５０〜９５０℃程度の温度範囲で数十分間、例えば、３０〜６０分間程度、中性雰囲気もしくは還元性雰囲気中で加熱することにより、焼結を行うことができる。これにより多数の空隙を有する焼結多孔体を形成することができる。空隙は不定形のランダムなものでもよいし、ある程度揃ったものでもよく、用途に応じて適宜選択することができる。なお、ステンレス鋼板などでは、ニッケルを含有する場合、高温で鋭敏化を起こすことがあり、このため鋭敏化の少ない品種を選択することが必要となる。このためニッケルや炭素成分の少ないステンレス鋼板を使用することが好ましい。例えば、ＳＵＳ４３０などである。さらに、この品種より更に炭素成分を抑えた品種を用いてもよい。また、ニッケルを含有しないステンレス鋼板はニッケルを含有するそれと比較して耐環境性、例えば耐食性などが劣る場合があるため、これを補う目的で表面にニッケルめっきを施していてもよい。

次に、このようにして形成された積層材６０に対して樹脂層５０を含浸・被覆する場合には、まず焼結多孔体４０に含浸するための含浸混合物を得る必要がある。含浸混合物は、例えば、摩擦係数を抑える目的で滑り性が求められる用途であれば、ＰＴＦＥ樹脂粉末に所用の効果を持たせるための添加剤を適量混合した物を用いることができる。この添加剤は、例えば、導電性を付与する目的であれば導電性物質の粉末や繊維などを配合することができる。導電性物質としては、コークス、カーボンブラックなどの無定形炭素粉末、天然黒鉛、人造黒鉛などの黒鉛質炭素粉末、銅粉末、ニッケル粉末、錫粉末などの軽量質金属粉末などを用いることができる。この混合物に溶剤として、例えば、石油系溶剤を撹拌混合することにより湿潤混合物を得ることができる。石油系溶剤としては、ナフサ、トルエン、キシレン、脂肪族系溶剤、脂肪族・ナフテン系混合溶剤などを使用することができる。

この湿潤混合物を焼結多孔体４０上に散布しローラなどで加圧して多孔体の空間および表面に含浸被覆し、２００〜２５０℃に加熱された乾燥炉内で数分間保持することにより、石油系溶剤を除去することができる。その後、乾燥された樹脂含浸被覆層をローラなどにより加圧し、さらに３６０〜３８０℃程度の温度で数分間程度加熱炉で焼成したのち、寸法のバラツキなどを調整するため再度ロールによる加圧を行うことにより、樹脂層積層材１０を得ることができる。

樹脂層積層材１０の基材２０にステンレス鋼板を用いる場合や、基材２０に冷延鋼板を用い表裏両面にニッケルめっきを施した場合などは、耐食性が優れているためクロメート処理などを行う必要がなく環境に対しての負荷を抑えることができる。また、樹脂層積層材１０を用いた部品は、寸法調整された樹脂層積層材１０を適宜の大きさに切断して平板状として利用することも可能であり、さらに種々の機械加工を施して有形状として利用することも可能である。樹脂層５０に摩擦低減性能を持たせた場合には、平板状態のままで滑り板として使用することもできるし、円筒状に曲げ加工や鍔出し加工などを施して各種の軸受けとして用いることも可能である。

本発明の樹脂層積層材用金属板を用いて製造した樹脂層積層材１０は、自動車用のドアのベアリングや荷重検知センサーに取り付けられるオイルが不要のオイルレスベアリングに用いることができる。また、その耐食性が良いため、自動車の信頼性を向上できる。また、クロムを用いてないので、環境に優しい材料である。

本発明の樹脂層積層材の一実施形態を示す概略断面図

符号の説明

１０：樹脂層積層材
２０：基材
３０：表面処理層
４０：接合強化層
５０：樹脂層
６０：積層材

Claims

基材上に表面処理層を被覆したことを特徴とする樹脂層積層材用金属板。
前記基材がステンレス鋼板からなることを特徴とする請求項１に記載の樹脂層積層材用金属板。
前記表面処理層がニッケルを含む層からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の樹脂層積層材用金属板。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の樹脂層積層材用金属板の表面に、接合強化層を形成したことを特徴とする積層材。
前記接合強化層が焼結多孔体であることを特徴とする請求項４に記載の積層材。
請求項４または請求項５に記載の積層材の表面に、樹脂層を形成したことを特徴とする樹脂層積層材。
前記樹脂層がＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を含むことを特徴とする請求項６に記載の樹脂層積層材。